GUÍA DOCENTE CONTROL DE PROCESOS QUIMICOS GRADO EN INGENIERIA QUIMICA CURSO

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1 GUÍA DOCENTE CONTROL DE PROCESOS QUIMICOS GRADO EN INGENIERIA QUIMICA CURSO Fecha de publicación: Vicerrectorado de Docencia, Ordenación Académica y Títulos

2 I.-Identificación de la Asignatura Tipo Período de impartición OBLIGATORIA 3 curso, 2Q semestre Nº de créditos 4.5 Idioma en el que se imparte Castellano II.-Presentación El objetivo de la asignatura es que el alumno se familiarice con los conceptos que intervienen en el control de procesos químicos y entienda su importancia práctica. Así mismo se pretende que el alumno adquiera los conocimientos sobre los fundamentos de la automática y el control de procesos químicos, así como la capacidad de utilizarlos en el diseño de estrategias de control sencillas así como la capacidad de interpretar las diseñadas por otros. Para ello en el desarrollo de la asignatura se tratarán aspectos como la teoría de control en la que se introducirán conceptos como el análisis de la dinámica de procesos y de la función de los controladores. Del mismo modo, se revisarán los distintos elementos de un lazo de control desde la instrumentación de medida hasta la válvula de control. Por último el alumno aprenderá a diseñar estrategias de control para distintos tipos de procesos identificando sus grados de libertad. III.-Competencias Competencias Generales CG2.Capacidad para liderar y participar en equipos de trabajo y en proyectos del ámbito de la Ingeniería Química. CG4.Capacidad para trabajar y aprender de forma autónoma, adaptarse a nuevas situaciones y reconocimiento de la necesidad de un aprendizaje continuo a lo largo de la actividad profesional. CG5.Capacidad para diseñar y ejecutar actividades experimentales así como para analizar e interpretar los datos obtenidos. CG6.Capacidad de identificación, formulación y resolución de problemas ingenieriles con iniciativa, toma de decisiones, creatividad y razonamiento crítico. CG8.Capacidad para aplicar los conocimientos y destrezas adquiridas en el desarrollo de la práctica ingenieril, incluyendo la realización de mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes y otros trabajos análogos. CG13.Capacidad de aplicación de las tecnologías de la información y la comunicación, así como herramientas informáticas específicas de la Ingeniería Química. Competencias Específicas CE24.Capacidad para diseñar, gestionar y operar procedimientos de simulación, control e instrumentación de procesos químicos. Vicerrectorado de Docencia, Ordenación Académica y Títulos Página 2

3 IV.-Contenido IV.A.-Temario de la asignatura El contenido de la asignatura se clasifica en tres bloques o unidades didácticas: Teoría de control, que es la parte más teórica de la asignatura y donde se ven los principales fundamentos del control de procesos químicos, instrumentación y elementos de control, que integra varios temas teóricos y prácticos, incluida parte de las prácticas de laboratorio, y aplicaciones del control en procesos químicos industriales, que es la parte más aplicada y que incluye la revisión de las principales estrategias de control de procesos químicos. A continuación se indican los temas de contenidos de la asignatura, los objetivos de los mismos. Tema 1.- Introducción al control de procesos. Presentación de los conceptos básicos relacionados con el control de procesos Unidad didáctica I: Automática. Dinámica de sistemas. Teoría de control Tema 2. Modelado de procesos y respuesta dinámica. Introducción al modelado dinámico de procesos, su caracterización mediante el uso de herramientas matemáticas sencillas y la determinación de su respuesta y estabilidad frente a diferentes perturbaciones de entrada. Tema 3. Control por realimentación. Conocimiento de las características y funciones básicas existentes en el algoritmo de control PID, su funcionamiento y la integración en un proceso para el control del mismo, incluyendo la sintonización de los parámetros para lograr un control eficaz. Tema 4. Lazos de control múltiples. Conocimiento de los principales tipos de controladores múltiples, anidados o no, su utilidad y los principales supuestos bajo los que encuentran aplicación práctica. Unidad didáctica II: Instrumentación de procesos químicos Tema 5.- Instrumentación para medida. Conocer las características básicas y fundamentos de operación de los instrumentos de medida de variables de proceso y de transmisión de señales. Conocer los principales instrumentos empleados en la medida de temperatura, presión y presión diferencial, nivel y caudal y su utilización en función del rango de aplicación de los mismos. Tema 6-. Instrumentación. Elementos finales de control. Conocer los principales tipos de válvulas de control y los elementos esenciales que las componen así como saber determinar el tipo y tamaño de válvula más adecuado para una aplicación concreta. Unidad didáctica III: Estrategias de Control aplicadas a la industria química. Tema 7.- Representación. Normas de representación de diagramas de tuberías e instrumentación (P&ID). Tema 8.- Lazos de control sencillos. Proporcionar una visión práctica de los principales elementos que integran los lazos de control más sencillos para la regulación de caudal, presión, nivel y temperatura, y su forma de representarlos en diagramas de instrumentación y proceso (P&ID). Tema 9.- Control de equipos de impulsión de fluidos. Conocer y saber implementar las principales estrategias de control de caudal y presión en bombas compresores sobre diagramas P&I. Tema 10.- Control de hornos y calderas. Conocer y saber implementar las principales estrategias de control en sistemas de intercambio de calor para la regulación de temperatura en corrientes de proceso. Tema 11.- Control de reactores químicos. Conocer y saber aplicar las principales estrategias para el control de alimentación, temperatura, presión y calidad de producto en reactores químicos, distinguiendo la solución técnica más adecuada en función del tipo de reactor de que se trate. Tema 12.- Control de columnas de destilación. El objetivo de este tema es proporcionar al alumno las herramientas necesarias para diseñar sistemas de control concretos y específicos para una columna de destilación, de forma que ésta desarrolle su función adecuadamente. IV.B.-Actividades formativas Tipo Descripción Vicerrectorado de Docencia, Ordenación Académica y Títulos Página 3

4 Lecturas Lecturas Lectura sobre definiciones y conceptos básicos a manejar en control de procesos químicos Lectura sobre los principales sistemas de representación de diagramas P&ID Prácticas / Resolución de ejercicios Seminario de resolución de un ejercicio tipo sobre automática aplicada al control de procesos químicos industriales. Resolución en grupo y entrega del ejercicio resuelto. Prácticas / Resolución de ejercicios Prácticas / Resolución de ejercicios Laboratorios Seminario de elaboración de planos P&ID a través de la implementación del sistema de control, en base a una narrativa de control dada, para un diagrama de flujo representativo de un proceso químico industrial real. Resolución y entrega de uno o varios ejercicios propuestos en clase y semejantes a otros resueltos en clase. Realización de prácticas de laboratorio sobre el montaje y operación de lazos simples de control de procesos. Vicerrectorado de Docencia, Ordenación Académica y Títulos Página 4

5 V.-Tiempo de Trabajo Clases teóricas 27 Clases prácticas de resolución de problemas, casos, etc. 5 Prácticas en laboratorios tecnológicos, clínicos, etc. 10 Realización de pruebas 3 Tutorías académicas 6.5 Actividades relacionadas: jornadas, seminarios, etc. 7 Preparación de clases teóricas 25.5 Preparación de clases prácticas/problemas/casos 25.5 Preparación de pruebas 25.5 Total de horas de trabajo del estudiante 135 VI.-Metodología y plan de trabajo Tipo Periodo Contenido Clases Teóricas Semana 1 a Semana 1 Clases Teóricas Semana 1 a Semana 4 Tema 1.- Introducción al control de procesos Tema 2.- Modelado de procesos y respuesta dinámica Clases Teóricas Semana 4 a Semana 6 Tema 3.- Control por realimentación Clases Teóricas Semana 6 a Semana 6 Tema 4.- Lazos de control múltiples Clases Teóricas Semana 7 a Semana 7 Tema 5.- Instrumentación. Medida Clases Teóricas Semana 9 a Semana 9 Tema 6.- Instrumentación. Elementos finales Clases Teóricas Semana 9 a Semana 9 Tema 7.- Representación Clases Teóricas Semana 10 a Semana 10 Tema 8.- Lazos de control sencillos Clases Teóricas Semana 11 a Semana 11 Clases Teóricas Semana 11 a Semana 12 Tema 9.- Control de equipos de impulsión de fluidos. Tema 10.- Control de hornos y calderas y cambiadores de calor Clases Teóricas Semana 12 a Semana 12 Tema 11.- Control de reactores químicos Clases Teóricas Semana 13 a Semana 13 Tema 12.- Control de columnas de destilación Vicerrectorado de Docencia, Ordenación Académica y Títulos Página 5

6 Seminarios Semana 7 a Semana 8 Seminario de automática Seminarios Semana 14 a Semana 14 Seminario de diagramas P&ID Laboratorios Semana 11 a Semana 12 Laboratorio de Prácticas de Control Vicerrectorado de Docencia, Ordenación Académica y Títulos Página 6

7 VII.-Métodos de evaluación VII.A.-Ponderación para la evaluación Evaluación Ordinaria: Si el profesorado considera que la asistencia es obligatoria deberá especificarse con precisión. (Nota: para no admitir a una prueba a un estudiante por no cumplir con el mínimo de asistencia, se deberá poder justificar por el profesor utilizando un sistema probatorio, como por ejemplo, una hoja de firmas) La distribución y características de las pruebas de evaluación son las que se describen a continuación. Atendiendo a las características específicas de cada grupo el profesor podrá, en las primeras semanas de curso, introducir cambios que considere oportunos comunicándolo al Vicerrectorado de Docencia, Ordenación Académica y Títulos. Evaluación extraordinaria: Los alumnos que no consigan superar la evaluación ordinaria, o no se hayan presentado, serán objeto de la realización de una evaluación extraordinaria en los términos establecidos por el profesor. Descripción de las pruebas de evaluación y su ponderación Vicerrectorado de Docencia, Ordenación Académica y Títulos Página 7

8 El sistema de evaluación de la asignatura de control de procesos químicos consta de diversas actividades de evaluación. A continuación se indican dichas actividades y las características de las mismas: Actividad evaluadora Mínimo Ponderación Reevaluable? Contenidos competencias y Examen de teoría de control 5,0 20% Sí Contenidos de los bloques I y II excluidas prácticas CG6 y CE24 Examen de estrategias e instrumentación 5,0 20% Sí Contenidos del bloque III CG6 y CE24 Memorias de prácticas de laboratorio 5,0 15% No Memorias relativas a las prácticas de laboratorio realizadas CG-2, CG5 y CE24 Examen de prácticas de laboratorio 5,0 15% Sí Examen de los contenidos de las prácticas de laboratorio CG5 y CE24 Seminarios 5,0 25% No Entrega de soluciones a los seminarios resueltos en clase CG2, CG8, CG13 y CE24 Problemas propuestos --- 5% No Entrega de soluciones a los ejercicios propuestos en clase CG4, CG6 y CE24 Las actividades de evaluación inluyen dos exámenes o pruebas escritas que se realizarán en la fecha del examen final y que son independientes entre sí, la entrega de memorias de prácticas de laboratorio y un examen sobre las mismas, así como la entrega de soluciones a problemas propuestos y de los seminarios realizados en grupo. La realización de prácticas de laboratorio es de carácter obligatorio e indispensable para poder superar la asignatura. El plagio, total o parcial, en cualquiera de las actividades evaluadoras especificadas en esta guía docente conllevará la calificación de 0 puntos en la actividad correspondiente. VII.B.-Evaluación de alumnos con dispensa académica Para que un alumno pueda optar a esta evaluación, tendrá que obtener la 'Dispensa Académica' para la asignatura, que habrá solicitado al Decano/a o Director/a del Centro que imparte su titulación. La Dispensa Académica se podrá conceder siempre y cuando las peculiaridades propias de la asignatura lo permitan. Asignatura con posibilidad de dispensa: Si Vicerrectorado de Docencia, Ordenación Académica y Títulos Página 8

9 VII.C.-Revisión de las pruebas de evaluación Conforme a la normativa de reclamación de exámenes de la Universidad Rey Juan Carlos. VII.D.-Estudiantes con discapacidad o necesidades educativas especiales Las adaptaciones curriculares para estudiantes con discapacidad o con necesidades educativas especiales, a fin de garantizar la igualdad de oportunidades, no discriminación, la accesibilidad universal y la mayor garantía de éxito académico serán pautadas por la Unidad de Atención a Personas con Discapacidad en virtud de la Normativa que regula el servicio de Atención a Estudiantes con Discapacidad, aprobada por Consejo de Gobierno de la Universidad Rey Juan Carlos. Será requisito imprescindible para ello la emisión de un informe de adaptaciones curriculares por parte de dicha Unidad, por lo que los estudiantes con discapacidad o necesidades educativas especiales deberán contactar con ella, a fin de analizar conjuntamente las distintas alternativas. VII.E.-Conducta Académica Véase normativa de conducta académica Vicerrectorado de Docencia, Ordenación Académica y Títulos Página 9

10 VIII.-Recursos y materiales didácticos Bibliografía Control Avanzado de Procesos J. Acedo Díaz de Santos. ISBN: A real time approach to process control William Y. Svrcek John Wiley &Sons. ISBN: Instrument engineers' handbook. Vol. 1: Process Measurement and Analysis Béla G. Lipták CRC Press, cop. / 4ª edición Instrument engineers' handbook. Volume two: Process control and optimization Béla G. Lipták CRC Press, cop. / 4ª edición Control e Instrumentación de Procesos Químicos P. Ollero de Castro y E. Fernández Camacho. Síntesis, ISNB: Sistemas de control de procesos. Aplicación, Diseño y Sintonización F.G. Shinskey McGraw-Hill. ISBN: Bibliografía de consulta IX.-Profesorado Nombre y apellidos Correo electrónico Departamento Categoría Titulación académica Responsable Asignatura Horario de Tutorías Jose Iglesias Morán jose.iglesias@urjc.es Tecnología Química y Energética, Tecnología Química y Ambiental y Tecnología Mecánica y Química Analítica Titular de Universidad Doctor Si A consultar con el profesor Nº de Quinquenios 2 Nº de Sexenios 2 Tramo Docentia 3 Vicerrectorado de Docencia, Ordenación Académica y Títulos Página 10